一种浮式基础

技术领域

本发明涉及一种浮式基础，属于漂浮式海上风电技术领域。

背景技术

在海风、海浪等扰动作用下，浮式基础会发生倾斜、摇晃，上部风机也随之倾斜、摇晃，一旦超过风机的允许范围，将影响浮式基础和风机的安全性和发电效率。通过在浮式基础结构内设置压载装置，实现整个结构的稳性、运动性能和安全。

传统压载装置的压载材料为淡水、混凝土、级配碎石等，密度低、体积大、材料性状差，导致浮式基础结构笨重，工程经济性较差，且压载材料多直接堆放在浮式基础立柱内，没有专门布置方案，材料分布不合理，运行过程中极易发生淡水大规模、急速移动，产生剧烈振荡使浮式基础失衡失稳，抑或混凝土、级配碎石倾斜后因流动性差，而长期堆在一侧，导致浮式基础倾斜失能。如何提供新型的压载材料与方法，避免压载系统失去压舱稳定功能，增加浮式基础抵抗海风、海浪的能力，实现浮式基础减摇和重量下降双重目标，是浮式基础结构方案亟待突破的难点。

发明内容

本发明旨在针对上述技术问题提供一种浮式基础，增加浮式基础抵抗海风、海浪的能力，防止压载材料的快速移动以及压载材料的堆积。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种浮式基础，包括若干根立柱，所述立柱之间连接有水平桁架和斜撑桁架，所述立柱呈中空结构，所述立柱内活动连接有所述压载舱；所述压载舱内设置有将所述压载舱内部空间分割为若干个腔室的隔板，所述隔板上设置有连通所述腔室的钢管；所述压载舱内设置有均匀分布在若干腔室内的具有流动性的压载材料；所述压载舱的顶部设置有开口，并在所述开口处设置有盖板。

由此，浮式基础在海上发生倾斜后，压载材料通过隔板上的钢管在各个腔室内流动，由于隔板和钢管的限制作用，即使浮式基础发生大幅度的倾斜，内部的压载材料也不会急速移动，防止了浮式基础更大幅度的倾斜。处于高处的压载材料会缓慢的流向低处，通过钢管传递到各个腔室内，压载材料由压载材料较多的舱室通过钢管向流向压载材料较少舱室内流动。舱室的压载材料逐步平衡，推动压载舱平稳恢复到原有姿态。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

在一种具体的实施例中，所述隔板包括4个依次垂直设置的矩形小隔板，从而组成横截面为十字形的隔板，所述小隔板侧壁与所述压载舱的内壁焊接固定；所述隔板将所述压载舱内部空间平均分割为4个腔室，所述隔板竖向布置，所述隔板由所述压载舱的底部延伸至所述压载舱的顶部。

在一种具体的实施例中，每个所述小隔板的上部和下部均开有圆孔，在所述圆孔处设置有与所述腔室连通的钢管。

所述钢管水平设置并与所述小隔板垂直，所述钢管的两端分别延伸至两个相邻的所述腔室内。每个小隔板上均设置有2个钢管，分布在小隔板的上部和下部，方便腔室内的压载材料的流动。

为了方便压载舱的更换和维修，在一种具体的实施例中，所述立柱的底部套设有所述压载舱；所述压载舱的外侧壁与所述立柱的内侧壁紧密贴合。

具体的，所述压载材料为铁矿砂。压载材料采用铁矿砂，具有密度高、重量大、损耗小、性能稳定、与海水不反应、环境友好等优点，铁矿砂在重力作用和钢管连通效应下，均匀等容分布在各舱室，相比淡水、混凝土、级配碎石，铁矿砂压载效果显著，能更高效限制立柱的倾斜幅度，避免剧烈倾斜、摇晃；在发生小幅度倾斜后，高处的铁矿砂缓慢流向低处，压载材料较多舱室的铁矿砂通过钢管流向压载材料较少舱室，使四个舱室的压载材料逐步平衡，推动压载舱平稳恢复到原有姿态；因不可抗力导致压载舱破损，由于铁矿砂对环境友好、与海水不反应，使得铁矿砂的流失不会污染海洋环境，既降低浮式基础结构成本又实现生态环保。

具体的，所述压载材料的填充高度为所述压载舱高度的1/3-1/2。

在一种具体的实施例中，所述压载舱顶部的盖板与所述压载舱的筒体螺栓连接，为了增加浮式基础的稳定性和浮力，所述立柱的底端套设有环形钢板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明浮式基础的压载舱套设在立柱内，使压载舱的更换和安装方便；对压载舱内的空间进行分割，各个腔室相互独立但由钢管连通，既可防止压载材料大规模、急速移动，导致压载材料剧烈振荡使压载舱发生失衡失稳，又可避免压载材料长期汇集在一侧，导致压载舱倾斜失能，延缓了压载材料的流动速度，避免了压载材料瞬间大量的倾斜，增加了浮式基础抵抗海风、海浪的能力。

2)本发明使用铁矿砂作为压载材料，能更高效限制立柱的倾斜幅度，避免剧烈倾斜、摇晃；同时铁矿砂不与海水反应，不会污染环境，既降低浮式基础结构成本又实现生态环保。

附图说明

图1是本发明主视结构示意图；

图2是本发明右视结构示意图；

图3是本发明俯视结构示意图。

在图中

1-立柱；2-水平桁架；3-斜撑桁架；4-压载舱；41-腔室；5-隔板；51-小隔板；6-钢管；7-盖板；8-压载材料；9-环形钢板。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例的浮式基础，包括若干根立柱1，立柱1采用圆柱体中空壳质结构的精钢材质，所述若干根立柱1之间通过水平桁架2和V型斜撑桁架3连接成整体，立柱1与水平桁架2、V型斜撑桁架3焊接固定。所述立柱1的底端外侧套设有环形钢板9；所述立柱1呈中空结构，所述立柱1内活动连接有压载舱4。所述立柱1的底部内侧套设有所述压载舱4；所述压载舱4的外侧壁与所述立柱1的内侧壁紧密贴合。压载舱4与立柱1不固定，便于浮式基础与压载舱4后期更换维修。

压载舱4采用圆柱形中空壳质结构的钢质材料，所述压载舱4内设置有将所述压载舱4内部空间平均分割为4个大小相同、容积相同的腔室41的隔板5，所述隔板5为十字型钢隔板。所述隔板5包括4个依次垂直设置的矩形小隔板51，所述小隔板51侧壁与所述压载舱4的内壁焊接固定，四片矩形小隔板51焊接固定为一整体隔板5；所述隔板5竖向放置，所述隔板5由所述压载舱4的底部延伸至所述压载舱4的顶部。

所述压载舱4的顶部设置有开口，并在所述开口处设置有与所述压载舱筒体螺栓连接的盖板7，所述盖板7为钢扣板。盖板7可限制压载材料在立柱内倾斜移动，防止压载材料发生较大扩散而导致压载失效，维持压载材料的整体姿态，盖板7与压载舱4采用螺栓连接，便于压载材料装载更换。

所述隔板5上设置有连通所述腔室41的钢管6；每个所述小隔板51的上部和下部均开有圆孔，在所述圆孔处设置有与所述腔室41连通的钢管6。所述钢管6水平设置并与所述小隔板51垂直，所述钢管6的两端分别延伸至两个相邻的所述腔室41内。通过设置钢管6，使腔室41间通过钢管6连通，四个腔室41相互之间既独立又连通，既可防止压载材料大规模、急速移动，导致压载材料剧烈振荡使压载舱发生失衡失稳，又可避免压载材料长期汇集在一侧，导致压载舱倾斜失能。

所述压载舱4内设置有均匀分布在若干腔室41内的具有流动性的压载材料8；压载材料8采用MagnaDense高密度铁矿砂，均匀分布在各舱室，铁矿砂具有密度高、重量大、损耗小、性能稳定、与海水不反应、环境友好等优点。铁矿砂在重力作用和钢管6连通效应下，均匀等容分布在各腔室，相比淡水、混凝土、级配碎石，铁矿砂压载效果显著，能更高效限制立柱的倾斜幅度，避免剧烈倾斜、摇晃。在发生小幅度倾斜后，高处的铁矿砂缓慢流向低处，压载材料8较多腔室41的铁矿砂通过钢管6流向压载材料较少腔室41，使四个腔室41的压载材料逐步平衡，推动压载舱4平稳恢复到原有姿态；因不可抗力导致压载舱破损，由于铁矿砂对环境友好、与海水不反应，使得铁矿砂的流失不会污染海洋环境，既降低浮式基础结构成本又实现生态环保。所述压载材料8的填充高度为所述压载舱4高度的1/2处。

本实施例的浮式基础实施流程为：立柱1、水平桁架2、V型斜撑桁架3、环形钢板9在钢结构加工厂制造并外涂聚氨酯漆，在码头场地焊接成浮式基础主体结构。压载舱4、隔板5、钢管6、盖板7在钢结构加工厂制造并外涂环氧树脂漆，其中隔板5上部、下部各开设一个圆孔，圆孔内焊接水平向钢管6，四片矩形小隔板51焊接成十字型隔板5。将压载装置运至码头场地，打开立柱1顶部钢格板，压载舱4吊放在立柱1下端，十字型隔板5下放到压载舱4内，将隔板5与压载舱4内舱壁焊接。通过运砂船将压载材料8均匀注入压载舱4，完成后将盖7安装在压载舱4顶部，压载舱4与钢扣板7采用螺栓连接，然后将立柱1顶部钢格板与中间壳体钢板采用螺栓紧密连接螺栓表面均镀锌并外涂达克罗涂料。完成浮式基础与压载装置的制作、拼接，将结构整体运输至指定海域安放

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。